多普勒应用精品课件

1、多普勒应用第1页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二个人履历： 多普勒1803年出生于萨尔茨堡非常有名石匠家庭，在萨尔茨堡上完小学然后进入了林茨中学。 1822 年他开始在维也纳工学院学习，他在数学方面显示出超常的水平，1825 年他以各科优异的成绩毕业。在这之后他回到萨尔茨堡，在Salzburg Lyceum教授哲学, 然后去维也纳大学学习高等数学，力学和天文学。 1829 年在维也纳大学学习结束的时候，他被任命为高等数学和力学教授助理，他在四年期间发表了四篇数学论文。之后又当过工厂的会计员，然后到了布拉格一所技术中学任教，同时任布拉格理工学院的兼职讲师。到了1841年，他

2、才正式成为理工学院的数学教授。多普勒是一位严谨的老师。他曾经被学生投诉考试过于严厉而被学校调查。繁重的教务和沉重的压力使多普勒的健康每况愈下，但他的科学成就使他闻名于世。1850年，他获委任为维也纳大学物理学院的第一任院长，1853 年3月17日在意大利的威尼斯逝世，年仅四十九岁。第2页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二研究范围：高等数学、力学、光学、电磁学和天文学，他设计和改良了很多实验仪器，例如光学仪器。多普勒才华横溢，创意无限，脑里永远充满各种新奇的点子。虽然不是每一个构想都行得通，但往往为未来的新发现提供线索。第3页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星

3、期二多普勒的贡献 多普勒效应的发现：1842年的一天,奥地利数学家、物理学家多普勒和自己心爱的女儿正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从远处开来。多普勒注意到：火车在靠近他们时笛声越来越刺耳，然而就在火车通过他们身旁的一刹那，笛声声调突然变低了。随着火车的远去，笛声响度逐渐变弱，直到消失。这个平常的现象吸引了多普勒的注意，他思考：为什么笛声声调会变化呢？他抓住问题，潜心研究多年。 后来他总结出：观察者与声源的相对运动决定了观察者所收到的声源频率。 多普勒不仅注重科学理论，而且善于运用实验去反复证明实验结论。 多普勒的这一个重大发现，被人们称为“多普勒效应”，当时是将“多普勒效应”光学与声学联系起来的

4、。在论双星的色光中，他从理论上论证了“多普勒效应”。多普勒还用此理论研究了光行差（光行差指在同一瞬间，运动中的观测者所观测到的天体视方向与静止的观测者所观测到天体的真方向之差）。第4页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二第5页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二今天的“多普勒效应”：多普勒之后，人们发现他这一理论不仅在声学和光学适用，在电磁波等研究领域也有广泛的用途。比如说，美国天文学家哈勃所发现的天体红移现象就是在“多普勒效应”的基础上诞生的。“多普勒效应”在我们的生活中也有很广泛的应用。社会评价： 作为一名科学家，多普勒为世界贡献巨大。他善于观察，善于思

5、考，善于分析，不断实践。他是我们的榜样。第6页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二多普勒效应理论提出160余年，已经成为物理学界的主流认识，基本上没有系统的质疑的声音。但是不容忽视的是，多普勒效应理论迄今并未经过严格的实验验证。电磁波的多普勒频移关系是后来根据爱因斯坦狭义相对论的时空与速度变换导出的。自此，电磁波与弹性波的多普勒效应分道扬镳，也就形成了多普勒效应的二元理论。多普勒频移的双重等效只是从多普勒频移校正技术研究中产生的一些理论思考。理论形成过程中，既继承了前人的研究成果，也对一些数学分析方法、公式表达和相关理论进行了移植和整合，带有很大的探索性，完全有可能出现局部甚

6、至立论错误。”崔蕴华表示，“科学工作者的追求无非是弄清物理世界的本来面目，希望能够通过学术讨论、学术争鸣逐步接近物理真实。LOGO多普勒效应的再思考第7页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二宇宙学研究中的多普勒现象宇宙中的星球都在不停地运动测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度第8页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二光谱的红移 20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光谱红移总结

7、出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物。 因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型。 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的标准模型 。 多普勒的文件夹/%E5%A4%9A%E6%99%AE%E5%8B%92%E7%9A%84%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/23.avi第9页，共27页，2022年，5月20

8、日，14点4分，星期二以1999年12月建立的合肥新一代多普勒天气雷达站为标志，到2008年初已经建成由130多部雷达组成的新一代多普勒天气雷达网。在综合气象探测设备中，新一代多普勒天气雷达以其高时空分辨率、及时准确的遥感探测能力，成为对中小尺度灾害性天气监测预警最有效的探测设备。特别是对短时临近的天气预警工作，新一代多普勒天气雷达一定意义上起着关键性作用。多普勒气象学应用第10页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二新一代多普勒天气雷达网整理实力达到国际先进水平。我国首部可移动式多普勒天气雷达。 这部可移动式多普勒天气雷达由中国气象局和湖北省荆州市政府共同投资，是国家项目“长

9、江流域梅雨锋强暴雨外场试验”大型重点气象工程的关键设备，日前在湖北荆州启用。第11页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二 微波运动传感器 微波移动传感器是由多普勒效应收发机模块利用介质谐振振荡器和微带接插天线技术实现了低电流消耗、高温稳定性、高灵敏度和扁平外形，是理想的低成本移动检测器。 性能:低电流消耗； 微波红外移动检测器波式脉冲工作； 自动门控制器长检测距离； 灯光控制开关；速度测量等。多普勒生活运用第12页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二家庭防盗：多普勒效应传感器的应用是利用超声波多普勒效应而制成的一种传感器件，能将物体移动的位移信号转换成相应的

10、电信号。该器件可广泛用于各种自动灯具、自动门及防盗报警器等。第13页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二双激光引擎游戏鼠标SentinelAdvance首次使用了双激光传感器，应用多普勒效应提高灵敏度。酷冷的官方规格显示，两个激光传感器同时作用，可达到5000DPI的灵敏度，每秒4米的循迹能力和最大50G的加速度。酷冷至尊表示，该鼠标于今年9月上市，售价59美元。第14页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二第15页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二第16页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二第17页，共27页，2022年

11、，5月20日，14点4分，星期二第18页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二终得验证:英科学家成功演示反多普勒效应人民网2003年12月03日09:20 本报华盛顿12月2日电移动物体发出的声波或从移动物体反射出的声波都会产生多普勒效应：即如果该物体接近你时声音的频率就会升高，而当物体远离你时声音的频率就会降低。1943年，理论物理学家提出可能还存在与上述情形相反的反多普勒效应，但至今没能发现它的存在。现在，英国BAE系统公司物理学家塞东和比尔帕克，在科学期刊上公开了一种可产生反多普勒效应的电子装置。第19页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二第20页，共2

12、7页，2022年，5月20日，14点4分，星期二 为了验证反多普勒效应，这两名英国科学家必须清除两大障碍。首先，他们必须将材料置于异常散射态，以能支持需要产生反多普勒效应的特定波动。然后，还必须在材料许可范围内，产生移动屏障以反射这种波动。在一般铜导线中，波的总能量和相位沿相同方向移动，而在具有异常散射态材料中，相位移动则与能量移动方向相反。他们采用3年前俄国理论物理学家拜尔扬茨耶夫提出的方法，将一系列电容和电感连接起来，产生出具有异常散射态的实验室规模传输线，产生出了反多普勒效应。第21页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二 塞东说：“当从示波器上显示出反多普勒效应时，我们

13、绝对感到大吃一惊。”美国宾州大学电器和系统工程教授英格赫塔说：“这是一项伟大的工作。”塞东和比尔帕克提出，反多普勒效应能导致生产出小型便宜、产生千兆赫电磁脉冲的装置。世界各地的研究人员正在研究用于材料非破坏性实验的千兆赫系统。但传统千兆赫发生器不仅笨重、成本高昂，且产生的频宽较窄。第22页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二我国的理论研究波力发动机 我国学者王伟刚和王大东探讨了以多普勒效应的逆现象所产生的力(即逆多普勒力)作为动力的逆多普勒推进器的工作原理，因其主要依靠某种形式的振动波作为工质，故又泛称为波力发动机。如以电磁波作为工质，令其辐射源发出的各个多普勒脉冲频率在 3

14、10531018Hz 之间变化，当频率由低增高时，在推进器的输出端可依次得到无线电波(310531012Hz)，红外线(31012Hz3.91014Hz)，可见光(3.910147.51014Hz)，紫外线(7.5101451016Hz)和光 射线(3101631018Hz)这样一段同波谱相似的逆多普勒脉冲波，其所产生的推力方向与脉冲波的传播方向相同。反之，当脉冲波的频率由高降低时，相应的推力方向也与波的传播方向相反。第23页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二 当推进器连续发射出一系列强力脉冲波时，在其输出端得到的 强大推力等于各个脉冲波产生的推力之和，如将多台推进器按同一

15、方向设置，即可使 其总推力增大并提高输出功率，以达到推进大载荷飞行器的要求。按此原理设计的飞行器不仅能够作垂直升降，悬停、自旋等高机动飞行，而且其脉冲波谱的一段正处在可见 光范围以内，这时从主、副推进器的输出端，向四周射出强烈光速并不断变化色调，甚至 飞行器被一层不断变化着颜色和亮度的光环所包裹。第24页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二 当脉冲波在射线频段时，其辐射可使感光胶片曝光，并杀伤生物的细胞组织；在紫外线频段时可使空气分子电离产生臭 氧，甚至损害眼睛的晶状体和视网膜；在红外线和微波频段时则会明显表现出加热效应， 如灼伤人体皮肤、烧焦草地、树木等；在无线电频段时其辐

16、射将会干扰雷达、导航、通讯、 广播等等。此外强大脉冲波的综合效应其后果更为严重，可导致工厂停电，发动机熄火等等。以上的这些现象和很多飞碟目击案例极为相似，而这些仅仅是逆多普勒推进器在 工作过程中产生的“副作用”。现在科学家已通过先进的实验手段验证了逆多普勒力的存在并初步探明其产生机制，有条件研制出了小功率的电磁波力发动机。如能加大其功率，则可实现人造飞碟。第25页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二左边的人是套什什么服装？第26页，共27页，2022年，5月20日，14点4分，星期二 剧情回顾：在生活大爆炸第一季第六集，四位宅男收到佩妮的万圣节派对邀请，为了赴约，四人居然很有默契的都打扮成了闪电侠模样。面面相觑下，四个人协商决定，谁都不准再穿闪电侠服饰，谢耳朵(Sheldo